Rapsblüten und Rapsöl, Bild: Fotolia/photocrew

Die Basis für Bioschmierstoffe und -hydrauliköle sind unter anderem Raps- und Sonnenblumenöl. Bild: photocrew/Fotolia

Im zweijährigen Rhythmus führt die FNR (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe) die Bioschmierstofftagung durch. Dieses Mal traf sich das Who‘s who der Schmierstoffbranche im Dezember 2016 in Neuss und tauschte sich über die Märkte und Produkte aus. Das Tagungsprogramm umfasste Vorträge von Unternehmen und Forschungseinrichtungen sowie die Besichtigung einer Bioraffinerie zur Produktion von Rapsöl. Etwa 100 Teilnehmer nahmen an der gut besuchten und lebhaften Veranstaltung teil. Dieser Kreis bestand diesmal aus Anwendungstechnikern, Industriechemikern sowie Hochschullehrern.

Was das „bio“ bei Schmierstoffen aussagt

Ähnlich wie bei den Biokunststoffen ging es zunächst einmal um eine präzise Definition der Begrifflichkeiten: Bioschmierstoffe müssen biologisch abbaubar sein oder zu 25 Prozent aus biobasierten Kohlenstoffatomen bestehen oder beide Eigenschaften besitzen. Bereits 1975 wurden Bioschmierstoffe zum Gewässerschutz als Zweitakt-Motoröl für Außenbordmotoren eingesetzt.

Seit dem ist im Zuge der Diskussionen um den Umweltschutz eine ganze Reihe von Normen entstanden. So wurde 1989 erstmals der „Blaue Engel“ für Sägekettenöle (RAL-07-48) aufgelegt. Dieser ist ein 1978 kreiertes Umweltzeichen für besonders umweltschonende Produkte und Dienstleistungen. Wenig später, 1993, kamen dann biologisch abbaubare Motoren- und Getriebeöle auf den Markt, und 1996 wurde dann der „Blaue Engel“ für Hydrauliköle (RAL-U779) aufgelegt. Dabei sind das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit in das Vergabeverfahren involviert.

Aktuell wurde 2016 die DIN Norm 16807 für Bioschmierstoffe festgelegt. Diese europäische Norm legt Begrifflichkeiten fest und skizziert Mindestanforderungen für alle Arten von Bioschmierstoffen sowie biobasierten Schmierstoffen. Auch beschreibt sie die notwendigen Prüfverfahren.

Ester-Basis macht Schmierstoffe angreifbar

Die Grundlage für herkömmliche Schmierstoffe sind häufig paraffinische Öle, die ihren Ursprung im Erdöl haben. Bioschmierstoffe hingegen basieren zum Beispiel auf gepresstem und dann raffiniertem Ölen, die zum Beispiel aus Sonnenblumen gewonnen werden. Die chemische Basis sind dann Fettsäuren und Glycerin, einem Alkohol. Sie setzen sich dann zu einem Ester zusammen.

Will man nun die Eigenschaften des Bioschmierstoffes verändern, kann zum Beispiel der Alkoholbaustein Glycerin durch ein synthetisches Alkohol-Fragment ersetzt werden. Zur Variation können auch Fettsäuren aus Palmöl und Rindertalg verwendet werden. So erklärt es Nicolai Otto, Doktorand am Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen zum Thema Bioschmierstoffe an der RWTH Aachen.

Jedoch macht gerade diese Ester-Basis die Naturprodukte auch chemisch angreifbar. Mit Wasser und Metallen können sie gespalten werden. Was dann im schlimmsten Fall zu einer Schädigung der Anlage führt.

Überlegenes Viskositätsverhalten der Bioöle

Dabei warten auch auf die Bioschmierstoffe zur Verminderung des Verschleißes vielfältige Aufgaben, wie Bauteilkühlung, Wegspülung von Verschmutzungen sowie die Kraftübertragung bei Hydrauliksystemen.

Im Vergleich zu ihren fossil-basierten Geschwistern besitzen die Bioprodukte gute Verschleißeigenschaften und einen niedrigen Stockpunkt. Mit Stockpunkt bezeichnet man die Temperatur, bei der ein Öl in den festen Aggregatzustand übergeht. Bei diesen Parametern können sich die Eigenschaften der Bioschmierstoffe sehen lassen: Während Produkte aus synthetischen Ölen zwischen -10 und 70 Grad Celsius Betriebstemperatur eingesetzt werden können, reicht die Spanne bei pflanzenölbasierten Estern darüber hinaus. Auch eine kurzzeitige Überschreitung des Temperaturspektrums wirkt sich nicht unmittelbar negativ auf die Leistungsfähigkeit der eingesetzten Bioschmierstoffe aus.

Der Vorteil der Bioöle gegenüber den Mineralölen ist in technischer Hinsicht die nicht so stark ausgeprägte Viskositätsänderung mit der Temperatur. Dies kann Vorteile für die Effizienz von hydraulischen Anlagen haben. Klar, dass solche Eigenschaften die Industrie auch vor dem Hintergrund einer Nachhaltigkeitsdiskussion interessieren. Entsprechend groß war daher auch das Interesse der Experten bei der Bioschmierstofftagung.